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《多孔氧化石墨烯的快速、可控制造:AFM在机械化学中的应用。》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-03-14

  • 本文介绍了一种制备多孔氧化石墨烯(PGO)的新方法。与其他制备PGO的方法相比，例如热蒸汽蚀刻法，氧等离子体刻蚀法要快得多。利用原子力显微镜(AFM)对暴露时间的孔隙率进行了研究。研究发现，利用Si提示，可以通过点击模式AFM来控制PGO对氧等离子体暴露的发展。AFM攻丝使在进一步的等离子体照射下的孔的生长速度与开始材料中sp2碳的分数相一致。我们认为AFM攻丝过程改变了中间PGO结构的键结构，而这些稳定的PGO结构不能被氧等离子体进一步腐蚀。这是第一个关于利用AFM作为本地机械化学工具的报告。

    ——文章发布于2018年3月8日

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  • 《科普 | 氧化石墨烯薄膜在集成光学器件中的应用》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2020-12-17
    • 氧化石墨烯块体材料的人工合成最早在1859年由牛津大学科学家Brodie实现。自从2004年单层石墨烯合成引发二维材料的研究井喷式增长以来，二维氧化石墨烯薄膜的研究也随之广泛开展。和石墨烯相比，氧化石墨烯材料结构中除了含有正六边形的碳环外，还有许多的含氧官能团如羟基（-OH）、羧基（-COOH）及碳氧双键（=O）。这些含氧官能团的比例可以通过物理或者化学方法进行调节，从而进一步调节氧化石墨烯的材料带隙和性质。此外，氧化石墨烯的合成可以在溶液中进行，这使得其合成相较于其他二维材料的化学气相沉积合成更加简便，适合大规模的器件制备和工业开发。因氧化石墨烯薄膜具有以上优异的特性，迅速引起了科研工作者们的关注，被广泛应用到于太阳能电池、水净化、传感器、显示成像，造纸，光学非线性及DNA检测等诸多领域。 图1. 石墨烯和氧化石墨烯的对比 从工业开发和器件制备角度，尽管二维材料成为科研热点，但是大多数二维材料受限于合成方法的制约，只能通过机械转移的方法引入微纳尺度的集成器件，这使得其很难在器件层级实现材料厚度和尺寸的精确控制，从而大大限制了其在实际工程中的应用。相较于其他二维材料，氧化石墨烯的制备可以利用自组装的方法实现了氧化石墨烯薄膜在硅和二氧化硅衬底上的大面积、高均匀性沉积。该沉积方法可以实现单层氧化石墨烯薄膜（厚度约2 nm）的逐层沉积，从而实现对厚度的精确控制。在此基础上，结合半导体器件中的标准光刻和剥离制备工艺可实现其尺寸和位置的精确控制。此外，通过调节氧化石墨烯中含氧官能团的数量，可以调节材料的化学，电学及光学性质，进而满足实际应用中的不同需求。 斯威本科技大学团队总结归纳了近年来氧化石墨烯薄膜在集成光学器件中的应用，首先总结对比了氧化石墨烯和石墨烯的光学特性，包括线性光学性质和非线性光学性质。然后，详细介绍了氧化石墨烯的化学合成和片上集成制备，并介绍了多种调控含氧官能团的方法。在此基础上，分类总结了含有氧化石墨烯薄膜的集成光学器件，包括太阳能吸收器、光学透镜、全息显示、起偏器、传感器、克尔光学非线性器件、饱和吸收光学器件、发光二极管、光电探测器等。最后，对氧化石墨烯薄膜在集成光学器件中未来的发展方向进行了展望。 这一成果近期发表在Advanced Materials 上，斯威本科技大学讲师吴佳旸博士为该论文的第一作者，斯威本科技大学贾宝华教授和David Moss教授为共同通讯作者。
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  • 《石墨烯和多孔石墨烯材料的化学性质和应用前景》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2020-04-27
    • 多孔材料（PMs）具有可调的孔隙率、高比表面积（SSA）等优异的化学和物理性质，因而在储能、催化、气体吸附和分离等领域受到广泛关注。尤其是其极高的表面积与质量或体积之比使得在表面和内部多孔空间中都可以与各种有机或无机物质发生紧密的相互作用。石墨烯是一种典型的sp 2 杂化碳二维（2D）薄片，具有高SSA、高杨氏模量、高固有电子迁移率等优异化学和物理性能。其中，氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）是两种典型的含有氧化基团和缺陷的单层石墨烯衍生物。此外，它们可以通过sp、sp 2 和sp 3 杂化轨道与许多不同的原子键合，从而生产出可有效结合PMs和石墨烯优点的多孔石墨烯（PG）。目前，石墨烯和氧化石墨烯（GO）作为两种独特的材料，渗透到几乎所有的研究领域，而多孔石墨烯材料（PGMs）结合了多孔材料和石墨烯的优点。因此，对石墨烯和PGMs进行总结显得非常有必要！ 成果简介 基于此， 中国科学院沈阳金属研究所的成会明研究员和中国科学院大连化学物理研究所的吴忠帅研究员（共同通讯作者） 联合总结报道了石墨烯和多孔石墨烯材料的化学性质和应用前景。在本文中，首先介绍了功能化石墨烯和GO的化学性质和处理方法，并介绍了构建多孔的典型步骤（面内孔、2D层状孔和3D互连孔组件等）。其次，总结了自组装以及定制PGMs的机制以突出显示精确控制孔的形态和孔径的意义。由于PGMs具有独特的孔结构、不同的形态和优异的性能，因此它们在能量存储、电催化和分子分离等各种应用中用作关键成分。最后，讨论了从了解化学自组装到特定应用中与PGMs相关的挑战，并提出了如何解决这些挑战的方案。总之，这为了解PGMs的化学性质和未来的应用发展提供了深刻见解。研究成果以题为 “The Chemistry and Promising Applications of Graphene and Porous Graphene Materials” 发布在国际著名期刊 Adv. Funct. Mater. 上。
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